Глоссарий по физике

Дихроизм

Дихроизм - разл. поглощение веществом света в зависимости от его поляризации (анизотропия поглощения). Поскольку поглощение зависит также и от длины волны, дихроичные вещества оказываются различно окрашенными при наблюдениях по разным направлениям, откуда и назв. "Д." (от греч. dichroos - двухцветный); более правилен термин "плеохроизм" (от греч. pleon - больше и chroa - цвет), хотя он и менее употребителен. Д. был открыт П. Кордье (P. Cordier) в 1809 на минерале, названном кордиеритом.

Различают: линейный Д.- разл. поглощение света двух взаимно перпендикулярных линейных поляризаций; круговой Д.- разл. поглощение света с правой и левой круговой поляризацией; в общем случае - эллиптический Д.- разл. поглощение света с правой и левой эллиптич. поляризацией. Д. ведёт за собой и различие в поглощении естественного света в зависимости от его направления распространения в веществе.

За меру Д. обычно принимается отношение ,где - наиб. и наим. коэф. поглощения; для линейного Д. удобно принять , где поляризации , для к-рых измеряются квэф. поглощения, определяются относительно выделенных направлений - оптич. или кристаллографич. осей, осей молекулы, направления ориентирующего поля и т. п. Мера кругового Д. определяется как , где - коэф. поглощения света соответственно с правой и левой круговой поляризацией.

Д. могут обладать как вещества в конденсированных фазах, так и отд. свободные молекулы.

Поглощение света молекулой может быть обусловлено переходами между разл. электронными уровнями и др. (см. Молекулярные спектры ).Каждый переход моделируется поглощающим осциллятором, ориентированным разл. образом или расположенным в разных местах большой молекулы, в частности, имеющей цепь сопряжения (направление, в к-ром чередуются единичные и кратные связи в молекуле). Соответствующие полосы поглощения обладают разл. Д. Полосы поглощения -переходов обычно Д. не имеют из-за симметрии их волновых функций; -переходы моделируются линейным электрич. дипольным осциллятором, причём более сильное поглощение происходит для света, поляризованного в направлении цепи сопряжения. Для этого направления (или для длинной оси молекулы) принято обозначение . Переходы (n - орбитали, не участвующие в хим. связи) чаще дают более сильное поглощение перпендикулярно этой цепи . Соответственно для -переходов наблюдается линейный Д., в первом случае положительный, во втором - отрицательный. Примером может служить краситель конго красный (рис. 1). Здесь для двух длинноволновых полос (~ 500 и 540 нм, рис., б)поглощающий осциллятор расположен вдоль цепи сопряжения OO молекулы; две полосы в области 330-390 нм относятся к нафталиновым группам, оси к-рых расположены по CC [1].

Д. может наблюдаться не только на электронных, но и на колебательных переходах молекулы, однако значительно меньший. Если данный переход сопровождается одновременным изменением электрич. р и магн. т дипольных моментов, возникает круговой Д. Такая молекула наз. оптически активной (см. Оптическая активность ).Круговым Д. обладают лишь нецентросимметричные молекулы [2]. Д. вещества, состоящего из анизотропных молекул, зависит от их относительного расположения. В газах или разреженных парах, где все ориентации равновероятны ("идеальный беспорядок"), а межмолекулярные взаимодействия слабы, линейный Д. отсутствует, наблюдается круговой Д., описываемый скалярным произведением (рт). При упорядоченной ориентации анизотропных молекул появляется и линейный Д., круговой Д. описывается векторным произведением [рт]. В конденсированных средах анизотропное поглощение может возникать по двум причинам: во-первых, оно может быть следствием определённой упорядоченной ориентации анизотропных молекул; во-вторых, в кристалле появляются новые, т. н. кристаллич., структурные связи, обусловленные коллективными эффектами, напр. экситонные переходы в молекулярных кристаллах (см. Молекулярные экситоны), межзонные переходы в полупроводниках и т. д. [2, 3]. Примерами сильно плеохроичных кристаллов о упорядоченно ориентированными центрами являются кристаллы турмалина (одноосные) и уксуснокислой меди (двуосные). По второй причине сильный линейный Д. появляется в кристалле графита, линейный и круговой - в кристаллах селена и теллура.

Рис. 1. а - Структура молекулы красителя конго красного: x, у - соответственно длинная и короткая оси молекулы, OO - ориентация осциллятора длинной цепи сопряжения, CC - ориентация осциллятора нафталиновой группы; б - спектр поглощения молекулы конго красного: 1- ,2 - , 3 - линейный дихроизм.

Характер и величина Д. в кристаллах зависят от симметрии кристалла и направления распространения света. В кристаллах есть выделенные направления (оптич. оси), по к-рым свет определ. поляризации распространяется без двойного лучепреломления. Это могут быть т. н. изотропные оси, пропускающие без двойного преломления свет любого направления поляризации, и т. н. круговые, пропускающие без двойного преломления свет определ. знака круговой поляризации; в этих направлениях наблюдается соответственно линейный и круговой Д. В др. направлениях имеет место эллиптич. двойное преломление (появление двух волн с правой и левой эллиптич. поляризацией) и эллиптич. Д. (т. е. разное поглощение этих волн). Кол-во, свойства и ориентация осей в поглощающем кристалле определяются его симметрией. Кубич. кристаллы оптически изотропны, одноосные кристаллы имеют одну изотропную ось, кристаллы низших сингоний имеют и изотропные, и круговые оси [4]. В кристаллах, не имеющих центра симметрии, Д. может быть обусловлен также наличием в них пространственной дисперсии первого порядка - гиротропии [2, 3], возникающей вследствие особенностей его структуры и внутрикристаллич. поля. В подобных кристаллах в области резонансов наблюдается круговой Д.: в изотропных средах (напр., германат висмута) - по всем направлениям; в одноосных (кварц, киноварь) - вдоль оптич. оси (в др. направлениях - эллиптич. Д.); в двуосных (сульфат натрия, нитрит натрия) по всем направлениям имеет место эллиптич. Д.

В центросимметричных кристаллах может возникать линейный Д. вследствие наличия в них пространственной дисперсии второго порядка, напр. кубич. кристаллы могут вследствие этого стать анизотропными и линейно дихроичными [3] (см. Дисперсия пространственная). Сильным Д. обладают также многие полимеры, в частности биологические. Д. отд. полимерных молекул сильно зависит от их конформации, а Д. полимерной среды - также и от степени и характера упорядоченности этой среды.

Линейный Д. в конденсированных средах может быть создан искусственно мн. способами. Напр., в плёнках полимеров при их растяжении полимерные цепочки ориентируются обычно вдоль направления растяжения; если при этом полимерные молекулы обладают анизотропией поглощения, возникает Д. плёнки. Д. появляется также при введении анизотропных (дихроичных) молекул в прозрачную полимерную плёнку с ориентированными цепями [5, 6], в прозрачный обычный кристалл или структурированный нематический жидкий кристалл (рис. 2). В жидких кристаллах [7] и коллоидах Д. часто может возникать в результате ориентации молекул в НЧ и постоянных электрич. и магн. полях (см. Электрооптика, Магнитооптика). Сильные эл--магн. поля оптич. диапазона (лазерные) также оказывают ориентирующее действие на невозбуждённые молекулы. Возможно также нек-рое изменение конформации молекулы, приводящее к изменению ориентации молекулярного осциллятора относительно осей молекулы и соответственно к изменению Д. При возбуждении линейно поляризованным светом ориентации возбуждённых молекул анизотропны и возникает Д. на возбуждённых состояниях. В лазерах это используется для создания разл. усиления света разной поляризации. Линейный и круговой Д. появляется при деформации молекулы или её электронной оболочки внутр. полем среды. Так, линейный Д. возникает на полосах поглощения ионов, введённых в нематический жидкий кристалл. Круговой Д. индуцируется полем хирального растворителя, хиральной кристаллич. матрицы.

Рис. 2. Линейный дихроизм молекулы (формула вверху), введённой в ориентированный нематический кристалл. По оси ординат - поглощение света, поляризованногр и направлению ориентации.

Деформация электронной оболочки молекулы при охлаждении или нагреве приводит к Д., зависящему от температуры (рис. 3).

Круговой Д. при воздействии на электронную оболочку атомов или молекул постоянного или НЧ внеш. магн. поля наз. магнитным круговым дихроизмом.

Явления Д. используются в прикладной кристаллооптике и в минералогии (для определения минералов и горных пород), в химии и биохимии для определения структуры молекул. Линейный Д.применяется для получения поляроидов .Элементы с управляемым Д. используются как модуляторы световых потоков, устройства индикации, отображения и хранения информации, элементы памяти и т. п.

Литература по дихроизму

1. Гайсенок В. А., Саржевский A. M., Анизотропия поглощения и люминесценции многоатомных молекул, Минск, 1986;
2. Кизель В. А., Бурков В. И., Гиротропия кристаллов, M., 1980;
3. Агранович В. М., Гинзбург В. Л., Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов, 2 изд., M., 1979;
4. Федоров Ф. И., Оптика анизотропных сред, Минск, 1958;
5. Thulstrup E. W., Aspects of the linear and magnetic circular dichroism of planar organic molecules, B., 1980;
6. Попов К. Р., Платонова И. В., Дихроизм полос поглощения плоских молекул, ориентированных в пленках прозрачных полимеров, "Ж. прикл. спектроскопии", 1978, т. 29, с. 717;
7. Блинов Л. M., Электро- и магнитооптика жидких кристаллов, M., 1978.

В. А. Кизелъ

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА Рыцари теории эфира

10.11.2021 - 12:37: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:36: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от д.м.н. Александра Алексеевича Редько - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:35: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вадима Глогера, США - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:18: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> Волновая генетика Петра Гаряева, 5G-контроль и управление - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:18: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:16: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:15: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Екатерины Коваленко - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:13: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вильгельма Варкентина - Карим_Хайдаров.